學位論文
Permanent URI for this collectionhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/73909
Browse
6 results
Search Results
Item 運用眼球追蹤法探索高中學生之論證架構理解與論證表現及科學認識信念之關係(2023) 林昱欣; Lin, Yu-Shin臺灣十二年國民基本教育課程綱要（以下簡稱108課綱）期望培養學生「帶著走的能力」，其中自然領綱中加強了對於「科學論證」的重要性，其目的是希望學生透過在科學教育中的學習，能夠獲得「靠證據說話」的技能，強調科學中證據及證據如何支持主張的重要性。 本研究利用眼球追蹤技術探討臺灣首都臺北市某公立高中三年級學生40位，於論證架構訓練後，是否能區辨科學文本文中Toulmin（1958）所提出的TAP（Toulmin Argumentation Pattern）論證元素，並進一步探索閱讀歷程、先備知識、科學辯證信念與辨認論證架構的關係。研究中先以問卷收集受試者的科學認識信念，接著以測驗卷檢驗受試者先備知識，然後讓學生閱讀論證架構說明文，再以改寫自《科學人》的閱讀材料檢測學生的論證元素區辨表現，並進行眼球追蹤實驗，以Tobbi-4C眼動儀紀錄受試者的閱讀歷程，最後以開放式問答題觀察學生是否能針對文本內容進行論證。此外，為了釐清論證架構說明文的介入效果，本研究操弄論證架構說明文內容，一組學生單純閱讀論證元素，另一組學生則閱讀論證元素加上論證分析範例。 本研究使用共變異數分析（ANCOVA）檢驗論證架構說明文中，「有無分析範例」的表現與學生先備知識是否產生交互作用，接著使用無母數U檢定（Mann-Whitney U Test）比較兩組之間的論證元素區辨表現差異；最後將受試者進行論證的答案進行編碼並評分，然後將編碼結果以及受試者論證區辨正確率與科學認識信念、閱讀歷程進行相關性分析（Spearman Correlation）。 研究結果顯示，「有無分析範例」與學生先備知識並無交互作用，並且兩組的受試者在區辨TAP要素的表現並無顯著差異。受試者的論證要素區辨能力與先備知識的高低有關，也與持有科學認識信念中的權威辯證信念及多元來源辯證信念有關，並且在眼動指標中的總注視時間、平均注視時間、首次閱讀時間也有關。同時受試者進行論證的表現與眼動指標中的首次閱讀時間有關。Item 運用眼球追蹤法分析論證架構的閱讀及元素區辨與科學認識信念之關係(2022) 楊子潔; Yang, Tzu-Chieh現今科學教育的目標多強調培養具有「科學素養」的公民，能了解科學的貢 獻與限制、能善用科學知識與方法、能以理性積極的態度與創新的思維，面對日 常生活中各種與科學有關的問題，能做出評論、判斷及行動。本研究的設計主要 是利用眼球追蹤技術探討台灣北區大學以上學生的科學論證元素區辨表現、閱讀 科學論證教材的閱讀歷程與科學辨證信念的關係。基於研究動機與目的，本研究 有四個研究主軸與相關問題:一、探討台灣北部地區大學以上學生的科學論證元 素區辨表現;二、探討閱讀科論論證元素教材時的閱讀歷程;三、探討台灣北部 地區大學以上學生的科學辯證信念;四、分析科學論證元素區辨表現、閱讀歷程 與科學辯證信念的交互關係。此外，研究中亦分析了學科背景與性別的差異。因 此本研究之三個主要研究變項為大學以上學生「對科學論證結構的理解」、「閱讀 科學論證元素介紹教材時的閱讀歷程」與「學生的科學辯證信念」，以及上述三 者的交互關係。研究中的閱讀材料擷取自科學人雜誌，於閱讀過程中以眼球追蹤 技術紀錄受試者的閱讀過程資料，並運用研究者發展之「科學論證元素區辨測驗」 以了解受試者是否理解科學論證的結構，最後以「科學辯證信念問卷」偵測學生 的科學認識信念。本研究使用的研究工具主要分為 Tobii X3-120 眼動儀、科學論 證元素閱讀教材、論證元素辯證前後測，以及辯證信念問卷。結果顯示，大學生對論證架構元素的區辨表現在前測時，非理組比理組佳、女生比男生佳;但經閱讀論證架構教材後則是理組比非理組佳、而女生依然比男生佳。大學生閱讀論證架構時注意力主要放在論證定義、論證架構、證據定義;閱讀論證實例時，注意力則放在資料、標準、反駁、主張。無論是理組、非理組、男生或女生經由閱讀科學論證介紹教材可以提昇科學論證架構元素的區辨表現。而論證元素區辨前測與主張、資料、論證等區域的眼動指標相關達顯著; 論證元素區辨後測與主張、資料、論證等區域的眼動指標相關達顯著;前後測之 差距(進步幅度)則與標準、主張、反駁、論證、問題等區域的眼動指標相關達顯著。在科學辯證信念方面，對女生來說，越不相信權威辯證信念，後測平均準確率越高;對理組來說，越相信多方資料辯證信念，後測平均準確率越高。Item 從認知歷程角度探討學生線上學習以及論證表現(2020) 鄭嘉惠; Cheng, Chia-Hui本論文的主要目標為探討在社會性科學議題的網路課程中，學生的學習歷程與論證表現。本論文根據研究架構分為四個不同的研究議題，第一個研究為模型建立的理論研究，以Mplus7檢驗三種不同科學認識觀的結構模型，了解三種科學認識觀所包含各面向之間的關連性及預測結構。第二個研究為研究方法的回顧性研究，探討當前眼球追蹤技術應用於科學教育研究的趨勢，然後根據文獻回顧的結果，提出未來運用眼球追蹤技術於科學教育中的研究架構，並根據所提出的建議設計後續的研究內容。第三個研究為實徵研究，探討大學生科學認識觀與論證結構的學習歷程與理解之關係。研究結果指出，當大學生持有越高程度的「確定性」信念時，會對於論證結構付出較少的認知注意力，導致較差的學習表現。第四個研究亦為實徵研究，欲了解融入社會性科學議題的生物醫學網路課程中，大學生的認知學習歷程、論證表現以及個人因素(例如：先備知識、科學認識觀、網路搜尋行為等)對於學習的影響。研究結果發現，學生的認知學習歷程以及論證表現和個人因素皆有其相關性存在。各研究結果皆支持此論文的研究架構，且根據研究結果提出教育上的意涵以及未來研究建議。Item 以眼球追蹤技術探究擴增實境應用於月相變化主題之學習歷程與成效(2020) 連筱萍; Lien, Hsiao-Ping本研究以月相變化概念為例，探討不同先備知識的個體在擴增實境系統中概念學習與認知歷程的差異。研究對象為30位自願參加的大學生，文學院14位與理學院16位受試者，這些受試者在國、高中階段皆有修習過地球科學課程。本研究先使用前測來了解受試者的先備知識及學習特性，然後受試者透過研究者發展的月相變化擴增實境軟體進行概念學習，學習過程全程以眼球追蹤儀器紀錄受試者的注意力型態，最後再透過後測分析學習成效。 資料分析部分則透過SPSS23軟體，將受試者依學習表現分組並根據前、後測分數、各項眼動指標資料以及學習者特性(學科背景、態度、動機、空間概念)，進行描述性統計、成對T 檢定、相關性檢定。 研究發現透過AR學習確實能提升學習者的學習成效，其中理工組背景的受試者在觀看擴增實境教材時，對太空、地球視角等空間概念為主的興趣區間，會需要花較多時間閱讀理解，學習成效較佳，但若閱讀紙本材料越多則顯示學習者對於AR學習越沒有信心、興趣不高，且對學習成效沒有太大幫助。Item 以眼球追蹤技術探究學生認知衝突與概念學習-以生物學細胞分裂主題為例(2016) 鄭嘉惠; Cheng, Chia-Hui本研究運用眼球追蹤法，探討具有先備知識的生命科學系大一學生之迷思概念與概念衝突。受測者分成實驗組與控制組，實驗材料為七題生物學「細胞分裂」單元常見的迷思概念題目。實驗組的受測者於測驗後給予正確答案閱讀，控制組則沒有給予答案。實驗組發現作答錯誤時，預計會產生認知衝突，為了減低認知衝突，受試者會對概念進行重新理解，藉此調節其後續閱讀相關文章的認知負荷。研究的最後階段則利用問卷調查兩個組別受測者在閱讀相關文章材料後的學習成效，是否會因為有無經歷答案的閱讀歷程而有不同。本研究利用眼球追蹤法，分析受試者閱讀題目與文章過程中的眼動模式分析是否與認知衝突相關。眼動指標包括瞳孔凝視面積變化率、總凝視時間、凝視時間對總凝視時間的百分比以及第一次閱讀凝視時間。 目前的研究結果指出，閱讀題目的瞳孔凝視面積變化率為受試者自我預估是否答題正確或錯誤的判斷力指標。而在控制組與實驗組兩組眼動指標的分析與學習成效之比較，發現實驗組在經歷認知衝突後，實驗組與控制組對於文章有相等的認知努力程度，而實驗組對於文章相關的概念閱讀有較好的理解，代表答案的閱讀歷程對於受測者是有所助益的。此外，針對認知衝突眼動模式分析結果，發現實驗組在閱讀答案的瞳孔凝視面積變化率與題目困難度有關連性。而實驗組的受測者認知衝突導致的概念改變的確會反映在後續文章的閱讀過程中，針對低難度的題目，作答錯誤的受測者會在閱讀答案的過程中調解此一衝突，並且在其後閱讀文章的過程中付出較低的認知努力程度。針對中難度與高難度的題目，閱讀錯誤答案過程的瞳孔凝視面積變化率較小，代表作答錯誤已經在自己的預期中，雖然沒有積極調解此一衝突，但已經引起注意力資源的重新分配，因此在後續文章閱讀的相關概念上給予較多的認知資源。Item 以臉部微表情分析技術與眼球追蹤技術探討認知衝突實驗之成效(2016) 林俊豪; Lin, Chun-Hao本研究主要以臉部微表情分析技術與眼球追蹤技術探討認知衝突實驗之成效，研究內容包含三個主要研究目的，分別為(1)探討雙錐體上坡實驗是否具備認知衝突的教學效果，教學過程中有無概念改變的可能性。(2)探討雙錐體上坡實驗在使用OEVC組(無預測)、POEVC兩種教學設計在概念成就上有無差異。(3)探討使用雙錐體上坡實驗在臉部微表情變化與眼球追蹤紀錄之關聯性。 本研究主要利用科學概念問卷檢測大學生對於雙錐體上坡實驗的科學概念是否正確，研究設計包含雙錐體上坡認知衝突實驗與融入POEVC的教學設計，教材設計包含視覺化表徵的教學影片與文字表徵的文字投影片，並討論過程中受試者對於預測步驟的成效差異。施測過程中利用臉部微表情分析技術與眼球追蹤系統來收集學習歷程的生理資訊，用來分析認知衝突實驗對於受試者的影響，並討論表情變化與眼球生理訊號的關聯性，藉由學習歷程與學習成效來討論認知衝突實驗的設計建議與學習效果分析。分析受試者科學概念問卷表現來了解先備知識的差異與教學後的成效，概念問卷的試題類型主要以是非問答題、單一選擇題、非選題、生活情境題等題型來評估是否具有迷思概念與精力教學的結果是否達到概念改變的條件，雙錐體上坡的科學概念選擇則以高中範圍的力學為主，主要有轉動與力矩等科學概念。 本研究的結果發現： (1)由前測成績在理組與文組間無顯著差異，後測成績理組與文組達顯著，t(18.929)=3.688，(p=0.002)，關鍵概念在兩組的後測結果也達顯著，t(31)=1.773，(p=0.002)，可知科學概念對不同組別受試者的理解難易程度會表現在運用認知衝突實驗的教學成效。 (2)由前後測中的生活情境題結果可知，文組學生在後測的生活情境題中成績與理組比較結果具有顯著性t(31)=-.992，(p=0.042)，可知使用認知衝突情境的實驗在融入教學設計對於關鍵概念的學習是具有成效的。 (3)由實驗影片與關鍵概念教學的各興趣區間數值比較發現，除純滾動文字教學的空白區域外，由各項本研究的眼動指標數值發現，文組受試者的眼動指標數值皆大於理組，可知認知衝突實驗與文字教學設計在眼動指標上與不同類組的受試者有關。文組在前後測成績進步較佳，但與理組的進步成績無顯著性。 (4)認知衝突實驗設計與先備知識有關，例如文組與理組對純滾動概念在高中課程的差異造成具有的先備知識不同，因此在文字教學中的凝視頻率具有顯著差異，t(31)=-1.015，(p=0.01)。 (5)認知衝突實驗影片的播放速度對於不同實驗具有不同的成效，由臉部表情變化指標可知不同受試者會產生微表情變化的區間分布在不同的播放速度區間。不同區間的臉部微表情變化與眼動指標數值具有差異，但未達顯著性。